打印机基本工作原理完整版.docx
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打印机基本工作原理完整版
打印机的基本工作原理
1.1.3打印机的基本工作原理
一.阵式打印机的基本工作原理
针式打印机是与传统手写较为接近的一类打印机。
针式打印机的打印头是由打印针构成
的，不同厂家的针式打印机，只是电路设计和含的单片机软硬件不同而已，其基本工作原
理基本相同，即：
打印机在自身微处理器（主控电路）的控制下，启动字车执行横向位移，与
此同时，装载在字车上的打印头也产生横向微步移动，打印头中排成一列、两列或三列的打
印针每移动一步，机子便按照机字符库中的字形编码矩阵格式激励出打印针进行打印，形
成字符。
其具体工作原理是：
加电后，按进纸键，机子执行进纸动作，按联机键，接口电路接收
主机发送来的打印控制命令、字符打印命令和图形打印命令。
打印机及微型计算机根据送来
的信息进行相应的处理，从字符库或汉字库中调出相对应的字符或图形编码首列地址（正向
打印时）或末列地址（反向打印时），按送来的信息一列一列找出相对应的字符或图形编码，
经驱动电路送到打印头，激励打印针出针，击打色带后，在打印纸上打印出相应的字符或图
形。
字符库和汉字库都是事先存在打印机微型计算机部的EPROM芯片。
由不同的点阵
组成不同的字符或汉字，并事先分配好地址，针式打印机打印汉字时，实际上是打印字符或
图形的点阵，通过点阵的密集，形成字符或图形的线条或图块。
二.喷墨打印机的基本工作原理
喷墨打印机是借助于置的墨水喷头，在打印信号的驱动下向打印纸喷射墨水来实
现字符及图形打印的。
根据墨水喷射方式的不同，喷墨打印机又分为连续式和按需式两种。
连续式喷墨打印机的工作方式为电荷调制式，其墨水连续地从喷头中喷出，喷射的墨水
滴受到字符集点阵调制的控制进行充电，利用偏转电极来改变墨水滴的前进方向，选出的点
阵墨水滴到纸上形成图案。
其主要特点是打印速度快，易实现彩色打印且打印纸可使用普通
纸。
其不足之处是对墨水需要进行加压，还需要专用墨水回收装置回收多余的墨滴，从而浪
费大量的墨水。
按需式喷墨打印机的结构简单，其墨水从喷头中喷出是随机的，与连续式喷墨打印机相
比，没有回收装置和加压装置。
根据其墨水喷射驱动方式的不同可分为压电式喷墨打印机和
热喷墨打印机。
压电喷墨打印机是将许多小的压电瓷放置在喷墨打印机的打印头喷嘴附近，利用它在
电压作用下会发生形变的原理，使喷头中的墨汁喷出，在打印纸表面形成图案。
用压电喷墨
技术制作的喷墨打印头成本比较高。
为了降低成本，生产厂家将此类打印喷头和墨盒设计成
分离式结构，更换墨水时不必更换打印头。
它对墨滴的控制力强，容易实现高精度的打印。
缺点是喷头容易堵塞，更换成本较高。
热喷墨打印机的工作原理是通过喷墨打印头（喷墨室的硅
基底）上的电加热元件（通常是热电阻），在3μs急速加热到
300℃，使喷嘴底部的液态油墨汽化形成蒸汽泡，该蒸汽膜将
墨水和加热元件隔离，避免将喷嘴全部墨水加热。
加热信
号消失后，加热瓷表面开始降温，但残留余热仍促使蒸汽
泡在8μs迅速膨胀到最大，由此产生的压力压迫一定量的墨
滴克服表面力快速挤压出喷嘴。
随着温度继续下降，蒸汽
泡开始呈收缩状态。
喷嘴前端的墨滴因挤压而喷出，后端因
墨水的收缩使墨滴开始分离，蒸汽泡消失后墨水滴与喷嘴
的墨水就会完全分开，从而完成一个喷墨的过程。
喷到纸上
墨水的多少可通过改变加热元件的温度来控制，最终达到打
印图像的目的。
其喷墨过程示意图如图1－8所示。
以上是为了方便理解而进行了分段说明，实际工作中，
打印机喷头加热喷射墨水的过程，是相当高速的。
从加热到
蒸汽泡的成长一直到消失，准备下次喷射的整个循环只耗时
140～200μs。
用这种技术制作的喷头工艺比较成熟，成本也
很低廉，但由于喷头中的电极始终受电解和腐蚀，直接影响
使用寿命。
所以采用这种技术的打印喷头通常都同墨盒做在
一起，更换墨盒时同时更换新打印头。
三、激光打印机的基本工作原理
激光打印机的图像生成系统和定影系统的工作原理与复
印机相似，也是采用激光束将电信号调制成光信号，经过激光束照射到充有正电荷的硒鼓表
面进行曝光，使硒鼓表面的正电荷与基层的负电荷中和，未曝光部分形成与点阵信息对应的
字符潜像，带正电荷。
当硒鼓转动时，正电潜像吸附碳粉，形成墨粉字符。
当硒鼓不断地转
动到打印纸的上方时，由于打印纸的下方装有静电棒，又由于静电棒的吸附作用，将墨粉吸
附到打印纸上形成色粉像，依靠静电吸附在纸的表面，此时的色粉像很容易被擦掉。
为此，
激光打印机还采用加热或加压的方法将激光显影粉固定在纸上。
由上、下两定影辊构成定影
机构，其中，下辊为主动辊，辊轴处部包着一层较厚的具有高强度弹性的硅橡胶，硅橡胶表
面粘附着一层很薄且光滑耐磨的有机材料。
上辊为加热辊，其结构如图1－9所示。
辊的外部
套着一层厚约0.2mm的桶形外套，它将打印纸与静止的轴隔离，起到保护加热板条和避
免印字变形的作用。
上鼓有轴，主要由电阻丝加热板条、串联式过热保护器和辊架构成，
支撑着桶形外套，使桶套能准确地绕轴转动，并与下辊同步转动。
激光打印机采用加热的方式定影，定影温度一
般选在纸的燃点。
当下辊转动时，带动桶形外套绕
静止的上辊心轴转动。
上鼓的热量通过上下两辊
传送到打印纸上，打印纸的表层温度瞬间达到设定
温度，使激光显影粉牢固地溶入打印纸，达到定影
的目的。
在耗材方面，激光打印机与喷墨打印机类似，
采用碳粉为定影材料，碳粉装在碳粉盒，与感光
鼓平行安装。
其他送人和输出打印纸的工作原理与针式打印
机类似，不再重述。
1.2打印机快修工具的选择和使用
1.2.1通用工具的选用
检修打印机的通用工具与检修一般的家电类似，如工作台、橡胶防振垫、吸锡器、电烙
铁、芯片起拨器、螺丝刀、镊子、各类钳子和万用表等。
由于打印机大多采用数字电路，应
同时备有数字万用表和指针式万用表。
1.2.2专用工具的选用
检修打印机，除具有上列通用工具外，还应具有逻辑笔、示波器、集成电路芯片测试仪
等用来测试数字电路的专用工具。
以下对常见的几种专用工具进行介绍。
一、示波器
示波器的种类很多，有单踪和多踪示波器之分，其使用方法可参照使用说明书。
检修针
式打印机一般采用多踪示波器。
因为多踪示波器可同时观察或门电路的输入、输出情况，并
可测量从输入到输出所需时间。
特别在检修打印机的单片机时，采用多踪示波器可测量其数
据总线和地址总线的所有信号，能直接观察到逻辑电平与其相对应的地址码和数据码是否相
符。
二、逻辑笔
逻辑笔采用不同颜色的指示灯来表示数字电平的高低和长短，是测量数字电路一种较为
简便的工具。
使用逻辑笔可快速测量出数字电路中有故障的芯片。
逻辑笔上一般有两只或三
只信号指示灯，红灯一般表示高电平，绿灯一般表示低电平，黄灯表示所测信号为脉冲信
号。
在检修打印机时，有许多脉冲信号只在开机瞬间出现，采用示波器很难测量出来，而采
用逻辑笔则能测出哪些瞬间出现的信号为低频脉冲信号。
三、集成电路芯片测试仪
集成电路芯片测试仪是用于测试集成电路芯片是否正常的仪器。
检修打印机所用的集成
电路测试仪最好采用既能测试出数字芯片，又能测试出数字芯片外接存储器的测试仪。
它能
正确判断出打印机的单片机是否正常，检修起来特别方便。
1.3打印机元器件质量快速检修方法
1.3.1针式打印头的快速检修方法
当针式打印机出现漏线故障时，大多是由于打印头断针。
可用无水酒精擦净出针处，如
有缺空针位则大多是由于断针所致，若无则是其他故障导致不出针，如信号线断路、打印针
线烧毁或打印针导向孔堵塞等。
出现断针后，将打印头连接电缆线一端朝下，左列针号为2至24的偶数，右列针号为1
至23的奇数，针号2、6、10、14、18、22、3、7、11、15、19、23为长针，针号4、8、12、
16、20、24、1、5、9、13、17、21为短针。
记下断针编号即可找到相应的断针。
打印针换针是一项操作较为仔细的工作，其具体方法如下：
对首次换针的打印头，首先
将打印针体和散热片分离开，因它们之间是用软胶固定的，如用敲击法分离则不易成功反易
造成变形损坏，较为可靠的办法是用小台钳借助于垫块将其慢慢顶出。
分离后即可看到它的
部结构：
针体分、外两层，外层为长针12根，层为短针12根，且分别在出针口两边
各呈6/12根隔根分布，如图1-10所示，然后通过三脚卡簧使其紧密结合成一个整体。
拆卸
时，尽量避免将前散热片与打印针体分离，否则会因二者之间松动，给换针造成困难。
实际检修中发现，对针式打印机换针很方便，对照所确定的断针换上即可，但更换短
针，则需先将长针全部取出，待短针换好后，再将长针一一装上。
对导针板插针时，每插一
根针，可将其顶出对照一下针号，以防万一插错而前功尽弃。
常见的24针打印机有一块白
色导针板，共有24个小孔，分、外两个椭圆，其中椭圆线上的12孔被外层长针占用，
外椭圆线上的12孔被层短针占用，插短针时应注意掌握排列顺序。
打印头另一个常见故障是驱动线圈损坏。
判定驱动线圈是否损坏的方法是：
将一根打印
头电缆一端插入打印头，用万用表测量另一端对应的驱动线圈的直流电阻，一般驱动线圈的
直流电阻应为33Ω±2Ω，如果测得的阻值偏差较大，可能是线圈开路或短路，会引起不出针
或出针无力的现象。
测试时可将万用表的一支表笔接公共端，另一支表笔接各个驱动线圈的
对应点。
更换单个线圈时可先用吸锡器将线圈上的焊锡去掉，再用刀片将周围的胶割开，取
下单个线圈，更换即可。
引起打印驱动线圈开路故障的原因大多是主板上的打印针驱动管损坏。
驱动管被击穿短
路，会引起驱动电流过大，将驱动线圈烧坏。
判断驱动管是否有故障，可用万用表测量打印
头电缆。
红表笔接公共端（公共端为驱动电源正极），黑表笔接驱动管的各个对应位置。
正常
时，测得的直流电阻应为18kΩ左右，如偏差较大，则说明该驱动管已损坏。
每个驱动管对
应一根打印针，例如LQl600K打印机主板上有24个驱动管Q1～Q24，分别对应1～24号打印针。
还有一个比较容易忽视的故障，就是打印头电缆故障，该故障较简单，但检修时容易忘
记。
由于打印头电缆出现局部折断，将引起部分打印针不出针。
只要更换打印头电缆后即可
排除故障。
除上述各部件外，打印头上还有一个重要的元件，即打印头上的温度检测传感器。
当打
印头连续长时间工作而发热时，打印头温度检测传感器即发出指令，机子自动停机。
当打印头温度检测传感器存在故障时，通常有两种故障表现，一种是开机打印时，字车
返回初始位置后停止不打印，操作面板上联机指示灯闪烁；另一种是开机打印几行后，字车
只作往返运动，不能继续打印，同时联机指示灯闪烁。
检修打印头温度检测电路时，首先应检查打印头上的热敏电阻是否正常，再检测温度检
测电路各元件有无明显损坏迹象。
检修时主要测试温度检测电路的基准电压是否正常，单片
机的温度控制端口电压是否正常，一步一步缩小故障围。
以LQl600K打印机温度检测传感电路为例，如图1-11所示。
该电路中打印头温度变化
使热敏电阻R的阻值也发生相应的变化，进而使R80和热敏电阻的分压相应发生改变，这
种变化被传送到CPU的ANO端，被CPU识别。
打印头温度限制和CPU模拟端口ANO电压两
者之间的关系如表1-1所示。
表1-1打印头温度限制和ANO电压的关系
┏━━━━━━━━━━━━━━━━━━┓
┃温度（℃）ANO电压（V）┃
┣━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫
┃上限1000.82┃
┣━━━━━┳━━━━━━━━━━━━┫
┃下限┃常温1.01┃
┗━━━━━┻━━━━━━━━━━━━┛
在常温下ANO端口的正常电压约为+1.0V，当打印头中的热敏电阻Rt温度超过上限温
度100℃时，CPU的ANO端电压降至O.82V，此时打印机自动停止，字车返回到初始位置，
同时联机指示灯闪烁，指示打印暂停；当打印头温度高于下降值90℃时，以半速打印；当
打印头温度低于下限值90℃时，打印机以正常速度打印。
出现故障时，首先应检查打印头电缆和接口是否正常；再将打印头拆下，用万用表测量
打印头短针线圈插座中的②、③脚之间的阻值是否为11～12kΩ，如是，则说明热敏电阻正
常；再对温度检测电路进行检测；重新开机后测量基准电压VREF是否稳定正常；再测量CPU
的ANO端口电压，如电压很快降至0.82V以下，说明检测电容C11、C30存在漏电故障。
1.3.2色带的快速检修方法
针式打印机的最常见故障就是色带故障，色带故障主要表现为以下几个方面。
一、色带断裂
色带的拉力过大拉断缝合线或字锤打烂色带导致色带断裂。
前一种情况可将断裂部分剪
掉，重新缝合好；后一种情况则要更换色带。
二、色带被卡
色带的边缘脱丝、起毛后容易缠住色带轮，导致色带轮被卡，色带不能正常缩回色带
盒。
解决方法是：
首先打开打印机盖，将色带转臂与锤排联锁手柄打开，在色带盒的送带端
将色带轻轻拉回，然后合上色带转臂与锤排联锁手柄，打开电源，机子在自检后色带就会被
装回色带盒。
三、霍尔效应器损坏
色带频繁卡带，霍尔效应器不断受到挤压，将造成霍尔效应器损坏断裂。
出现此类故障
时，只能更换色带转臂总成或用色带运动传感器进行代换。
四、色带主动轮驱动带磨损或断裂
出现此种故障是由于驱动带使用时间过长或字符链摩擦驱动带引起的。
只需调整字符链
的位置，使其不再摩擦驱动带；若驱动带已断裂，应予更换。
五、色带运动传感信号中断
出现此类故障时，首先应检查色带运动传感信号线是否已经开路，若断裂，更换则可；
再检查一下互锁转换板上J6插座处的色带运动传感信号线是否损坏或接触不良，如损坏或
接触不良，更换或插好信号线即可。
1.3.3打印机传感器的快速检修方法
打印机传感电路是打印机核心控制电路的重要组成部分。
打印机传感器将所检测到的信
号送入打印机的微处理器中，使微处理器发出相应的处理指令。
打印机的种类很多，传感器的种类也各不相同，打印机中的传感器按其结构和工作原理
可分为：
机械位置传感器（利用弹簧片的闭合和弹开两种状态作为打印机状态识别检测信
号）、光电耦合式传感器（分为遮断式光敏传感器和反射式光敏传感器）、打印头温度检测传感
器（采用负温度系数的热敏电阻）、压电式传感器（采用压电晶体检测墨水量，安装在墨盒
部）、薄膜式压力传感器（主要用在喷墨打印机中，用来检测墨盒中有无墨水，安装在墨盒
部）。
下面以各类打印机较为通用的缺纸检测传感器为例进行说明：
在各类打印机中，缺纸检测大多采用光电耦合式缺纸检测传感器，光电耦合式缺纸检测
传感器电路出现误检测是打印机中的一种常见故障，其主要表现为有纸时显示缺纸。
CR3240打印机缺纸检测电路如图1-12所示。
它的纸尽检测传感器采用反射式光敏检测
传感器，传感器的导线分别连接主板CN5插座的⑤、⑥、⑦脚。
其中⑤脚导线为紫色线，
接+5V电源；⑥脚导线为黄SE线，检测信号输出端；⑦脚导线为红色线，通过R60接地。
正常工作时，纸尽检测传感器中发光二极管发出
的光线由打印纸反射回光电耦合器的光敏三极管，使
该光敏三极管导通，+5V电压经光敏三极管、R65、
R67加到CPU的⑤脚，⑤脚变为高电平，CPU判断有
纸，缺纸指示灯不亮，可以正常打印。
当打印机未安装打印纸时，由于没有打印纸对光
的反射作用，光电耦合器中的光敏三极管收不到发光
二极管发射的光，因而处于截止状态。
+5V电源无
法通过光电耦合器中的光敏三极管、R65、R67加到IC10（CPU）的⑤脚，IC10的⑤脚变为低
电平，CPU判断为缺纸，点亮缺纸指示灯并发出报警声。
缺纸传感器的常见故障是纸尽检测传感器老化、供电电压偏低、+5V电压下降或打印
机的纸尽检测传感器覆盖有纸屑、灰尘等。
检修该类故障时，首先要确认光电检测传感器本
身工作是否正常，即对有纸和无纸能否作出变化或反应。
将光电耦合检测器上的灰尘清除，
如打印机恢复正常，则说明传感器上灰尘过多。
如仍不能恢复正常，则调节缺纸检测电路的
检测精度电位器，其方法是：
安装上打印纸（尽量选用深色纸），然后反方向缓慢调整检测精
度电位器使打印机面板显示为有纸。
再反方向调整检测精度电位器，使打印机卸下打印纸时
刚好显示为无纸，装上打印纸后显示为有纸即可。
如上述方法仍无效，则说明检查相关电路
元件已损坏。
1.3.4步进电机的快速检修方法
打印机步进电机的制造精度较高，其故障主要表现为不进纸。
判断该类电机是否损坏，
可采用以下方法。
（1）根据步进电机上所标注的阻值测量其电阻。
步进电机分为两个绕组，两个绕组的结
构形式完全相同，每个绕组的中心端对另两端电阻对称相等，且与标注阻值相符。
其结构形
式如图1-13所示。
不同电机引线的排列顺序有所不同。
测量时可先用万用表将引线分为两组（各引线相通的为一组），再用测电阻的方法找出每
一组的中心抽头端，中心端应对其他两端等电阻且与标注电阻值相符。
若阻值不对称或与标
注电阻值不同，则电机可能已损坏。
（2）用步进电机上所标注的电源电压（或电路中电机的工作电压）进行试验。
若电机上无
标注，开始可用较低电压，然后逐渐升高电压来试验。
电源的一端（正、负极均可）接某一绕
组的中心端，电源的另一端交替碰触该绕组的其他两端（注意碰触时间不宜太长），此时步进
电机应一步步转动，且每步应同样有力，否则说明电机已损坏。
检测时应注意，若步进电机绕组有严重短路时切勿试验，否则会烧坏电源。
（3）有的步进电机结构形式如图1-14所示，它具有两个相同的绕组，但无中心抽头端。
测量
时可先测两绕组电阻值是否相等，并应与电机标注相符，然后再用电源试验。
试验时将电源两极
交替碰触每一绕组的两端，此时步进电机应步步转动，且步步同样有力，否则电机已损坏。
应该指出的是，步进电机损坏时，应同时检查步进电机驱动电路是否损坏。
1.3.5接口电路的快速检修方法
若打印机能打印，但打印不出指定容，出现“……”·或其他字符，进行自
检打印也出现类似故障时，则大多是由于接口电路损坏。
打印机的接口电路属于数字电路，
判断其是否损坏，可采用集成电路检测仪进行检测。
由于接口芯片的型号大致相仿，也可采
用代换法进行检修，如代换后能正常工作，则说明接口芯片已损坏。
新型打印机的接口芯片
大多不是采用直接焊接方式，而是采用集成电路插座进行安装，故代换起来不是太难。
对于
老式打印机安装集成电路时，可加焊一个集成电路插座，这样将方便维修。
1.3.6喷头的快速检修方法
喷墨打印机的打印头主要有两种，一种是盒座式打印头，其结构如图1-15所示。
打印
头固定在墨盒座上，在打印过程中，打印头、墨盒座及墨盒均在字车的驱动下往返运动，此
类打印机的墨盒容量较小，仅能打印50页左右，成本较高。
还有一种插接式打印头，其结
构如图l-16所示。
打印头插接在打印头插座上，打印时在字车带动下往返运动，墨盒固定
在打印机其他位置上，通过软管、墨泵将墨水送人打印头。
该类打印机的墨盒容量较大，并
可安装多种颜色的墨盒和多个打印头以实现彩色打印，由于结构复杂，管路多，供墨路径
长，故维修起来较复杂。
打印头与打印介质直接接触的平面上布满很多的圆孔，喷孔与插入墨盒的喷嘴相似。
从
喷嘴到喷孔之间以及喷孔周围存有一些干涸的墨粉或杂质，当杂质或墨粉积攒过多，就会引
起喷孔堵塞。
喷头的常见故障为喷头嘴面损伤或堵塞，表现为打印不正常或打印不出字符。
出现此类
故障时，更换喷头或用专用清洁剂清洁喷头。
不要用纸、布等擦拭喷嘴表面，也不要将水、
油、酒精等沾污喷嘴口，否则墨水的成分、粘度将会发生变化，表面力曲面失去作用，造
成墨水凝固堵塞。
更不能将喷头从主机上拆下并单独放置。
对于喷头的轻微堵塞，可采用自清洁程序进行清洁。
打印机生产厂家和型号不同，清洗
打印头的方法也不同。
如CanonBJ-200es自清洁的方法是：
当POWER和ONLINE灯都亮时，
同时按下ONLINE和PRINTMODE按钮就可自动清洗，大约10秒钟后ONLINE灯熄灭，清
洗工作结束。
有些打印机可以通过软件控制来清洗打印头。
例如EPSONSTYLUSPHOTO750
既可以通过打印机控制面板上的清洗键来清洗喷嘴，也可以使用驱动程序自带的打印头清洗
工具来清洗喷嘴。
使用自动清洗功能，一般情况下可清除堵塞现象。
如果堵塞表现为以下几
种情况，可以用人工清洗的方法来清除。
（1）打印效果模糊不清，并且使用打印机自带的清洗程序不能解决问题。
（2）打印过程中，虽然频繁给打印机充墨或清洗喷孔打印效果仍然不理想。
（3）打印头喷孔严重堵塞，无法给打印机充墨或打印机拒绝工作。
以下对喷墨打印机打印头的检修方法进行详细说明：
无论是哪一种打印头，首先将堵塞的打印头拆下，放人无水酒精中浸泡2～4小时（时间
可适当延长），酒精对干涸的墨水和污物有很强的溶解力和渗透性，是清洗打印头的较为理
想的溶剂。
不可使用油性溶剂。
对于盒座式打印头，将气嘴部分卸下，用一个气囊，使气囊出气口的直径与墨盒座上的
进墨口直径相当。
将气囊灌入酒精或清水，对准进墨口加压灌入，操作示意图如图1-17
所示，直到喷墨口的污液全部渗出，反复数次，使喷墨口整个缝隙处渗出清洁液体为止。
对于插接式喷头，用一个带针头的注射器，吸入酒精或清水，插入打印头进墨管处加压
推入，操作示意图如图1-18所示，此时可看见喷墨口处有污液渗出，反复数次，使喷墨口
整个缝隙处渗出清洁液体时为止。
其中图②为接插式打印头放大图。
1.3.7打印头清洁密闭装置的快速检修方法
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